Походно-базовая антенна Изготовление и эксплуатация

Требования
Походно-базовая антенна (далее ПБА) – это своеобразный компромисс между стационарной базовой антенной для установки на мачтах и для базовых трансиверов, и мобильно-походной антенной, которую присоединяют к портативным радиостанциям, подвешивают на деревьях или временно вяжут к первой-попавшейся палке-мачте. Кроме очевидного требования к ней как решению проблемы увеличения дальности связи базового лагеря в походе или полевых условиях, к ней есть ещё достаточно важные требования:

• Минимальный вес
• Минимальный габарит
• Максимальная эффективность
• Максимальная совместимость
• Быстрота монтажа-демонтажа
• Дуракоустойчивость
• Доступность для рядового «походника»

Впрочем, с последним пунктом не всё просто – работать с антенным и радиосвязным оборудованием лучше всё-таки не «простому походнику» а тому, кто понимает в радиосвязи больше остальных. Но при этом нужна именно лёгкая доступность. Но для начала рассмотрим зачем она вообще нужна, и что это такое в реальности.
В «боеготовом» виде конструкция достаточно габаритна и совершенно не транспортабельна. Поэтому для переноса её надо сделать складной или разборной. К сожалению, промышленно такие антенны не производятся, скорее всего потому, что нет спроса. Действительно, если в поход идут радиолюбители чтобы стоять базой, то скорее всего, будет авто, где привезут мачту и обычные базовые антенны. А не радиолюбители о таких вещах в походах не думают, или им не требуется по условиям (нет базового стационарного лагеря, или он есть, и связная аппаратура там тоже стоит базовая). Тогда сферы применения нужно рассмотреть особо. Применение.
В обычном походе по равнинной или средне-пересечённой местности, дальность связи напрямую зависит от высоты подъёма антенны. Но сидение на дереве далеко не то занятие, которое нужно в базовом лагере, тем более что радиообмен не обязательно интенсивный, а скорее «дежурный», где важна готовность выйти на связь в любой момент. Кроме того, в отличие от вышеперечисленных случаев, заброска в место установки этого базового лагеря может (а у нас всегда так) быть сопряжена с невозможностью использовать автотранспорт или что-то в этом роде, как правило, наш транспорт – ноги, велосипед и самое лучшее – конь. Тут вес и габарит всего, что несёшь с собой играет очень важную роль, что противоречит традиционным вариантам. Значит, нужна ПБА.
В горах вообще особый случай - там нет смысла поднимать антенну на мачте - горы всё равно выше :) Там проще встать лагерем высоко, или в зоне прямой видимости мест с которыми связывается базовый лагерь. Однако это на первый взгляд, и взгляд не того кто в горах ходит. На самом деле специфика горных стоянок в том, что для лагеря в целом, и для палатки в частности подбирается наиболее защищённое от ветра место, укрытое естественными складками рельефа или конфигурацией пейзажа. В результате получается, что место палатки часто бывает наименее удобное для распространения радиоволн, и соответственно снижает дальность связи. Приходится для проведения сеансов выбегать из укрытия на открытое место и оттуда общаться. Но так же нельзя стоять круглые сутки на дежурстве, а вещать рацию с аккумулятором на морозе снаружи – очень неумно. Вот тут и возникает как раз та самая ниша применения ПБА – установить антенну в удобном для связи месте, а работать в эфире из укрытия. Тем более, что эффективность при этом будет выше, чем у стоящего с обычной антенной на портативке оператора где-то поодаль от палаток.
И ещё одна «сфера» применения – это сканирование в портативном варианте. Это занятие требует долгого времени и хорошей позиции для антенны, но это не часто совпадает с возможностями.
Квартира с балконом, или крыша здания – стоять или сидеть на всех ветрах часами удовольствие сомнительное, а вот если есть возможность быстро смонтировать антенну, и забраться в помещение, где можно комфортно наблюдать за происходящим в аппаратуре намного повышает результативность сканнинга.
Итак, на вскидку, видно три ситуационных сферы применения ПБА:

• Временный базовый лагерь в равнинных (относительно гор) походах и экспедициях, с подъёмом антенны на максимальную высоту с увеличением зоны покрытия
• Горный базовый лагерь для связи с группами в радиалках и разведках
• Портативное сканирование.

Как сделать.
Для начала соберём необходимые материалы. Нужен в первую очередь кабель, 50Ом, с низкими потерями до 500мГц, и небольшого диаметра, больше 6мм в диаметре – будет очень габаритно. Соответственно оптимально – 4-5мм в диаметре. Теперь длинна. Конечно, хочется запас выноса побольше, чтоб ставить повыше и подальше. Однако в реальных условиях такая возможность крайне редка, забросить-застрелить подвес более чем на 8м довольно сложно, как правило 5 метров реальная доступная высота. Но нужно ещё завести в укрытие, которое может быть, а как правило так и получается, на некотором отдалении. К тому же большая и тяжёлая бухта кабеля не очень желанный элемент экипировки. В итоге оптимум находится где-то в районе 8-12 метров.
Разъёмы. Их потребуется несколько, чтобы обеспечить совместимость и конструктивную гибкость-универсальность ПБА. Самое простое – это разъём со стороны, где подключается радиостанция, его подбираем по алгоритму описанному в «изготовление четвертьволнового штыря для портативки». С другим концом нужно будет решить, какой разъём устроит по весу/прочности. А там нужен именно разъём, тоже коаксиальный, но достаточно крепкий, который не развалится от походной жизни, в то же время ставить туда тип PL – довольно тяжело в прямом смысле – большой он. Предлагается оптимально-компромисный вариант –тип TNC – лёгок, надёжен, а его «маломощность» не является препятствием, потому как более чем 10 ватт ему пропускать не придётся. Разъём должен быть формата «гнездо» («мама»), чтобы в некоторых случаях использовать его для соединения напрямую с портативной антенной или удлиняющим кабелем. Ещё один разъём – это ответный к этому «гнезду», на базе которого будет сооружаться сама антенна.
Далее, потребуется небольшая трубка для опоры-мачты. У этой трубки двойное назначение – она служит в первую очередь как часто мачты, или деталью, с помощью которой проще всего закрепить антенну к какой-то палке, используемой как мачта, она же – «отвес», заставляющий конструкцию принимать вертикальное положение, если она висит за излучатель, и она же – является аварийным противовесом, если нет возможности установить их с «родной» антенной, а приходится использовать антенну снятую с самой рации. Диаметр труби можно подбирать по принципу «что есть», но с условием, что внутри должен будет проходить кабель снижения, и с одного конца закреплён будет разъём «гнездо», причём жёстко. Этот момент (как прикрепить) надо продумать заранее, универсальных решений тут нет, всё зависит от трубки и разъёма, а так же возможностей изготовителя ПБА. Длинна же подбирается исходя их возможно-допустимых габаритов для транспортировки. Но они понятно не будут меньше, чем сам штырь антенны, т.е. ¼ длинны волны рабочего диапазона. Для VHF/UHF это примерно 50см.
Штырь и противовесы. Понятно, что ¼ штырь будет припаян к центральному контакту разъёма, как в описании изготовления такого штыря. Ему не обязательно быть гибким и тонким, он может быть хоть 10мм в диаметре, и сделан тоже из трубки. Тут важнее его механическая прочность – чтобы не сломаться и не погнутся с последующим изломом. В качестве подходящего варианта можно взять магистральный провод ЛЭП – при заменах и обрывах его часто бросают монтажники, он стальной, 4мм в диаметре с покрытием, и очень упругий и тяжело сгибается. Однако чтобы избежать окисления лучше обтянуть термоусадкой, или покрасить радиопрозрачной краской.
С противовесами тоже можно обойтись ЛЭП-проводом, но есть свои трудности. Противовесы должны быть съёмными, а ещё лучше (ускоряет монтаж на месте) – складными. Для этого с одного конца у них должно быть нечто, что позволит их присоединять к корпусу разъёма, или складывать параллельно центральному штырю. Самый простой вариант – нарезать резьбу и просто вкручивать вполне годен, но ЛЭП-провод явно не предназначен для нарезки резьбы, так что может и не получится. Вторая неприятность – тяжёлые они будут, когда все вместе. Тут есть над чем подумать, в плане материала. Рассмотрим случай с использованием гибких металлических вставок в дворники автомобилей, расположив из плоскость горизонтально в рабочем положении.
Крепить их тоже не просто, придётся припаивать соединительный узел, в зависимости от вида решения для складывания или разбора антенны в транспортное положение.

Тут изображён комплект ПБА в сборе, рядом с рацией для оценки габарита. Соединение противовесов с корпусом разъёма выполнено просто резьбой М4 под нужным углом.
Корпусная шайба. Это металлическая шайба, которая закрепляется на корпусе разъёма, а к ней, в свою очередь, крепятся противовесы. Все они, включая корпус разъёма, в готовом виде должны быть электрически соединены с оплёткой кабеля и трубой-мачтой.
Например, я использовал вместо этой шайбы корпус самого разъёма, но не могу сказать, что это очень надёжно.

Теперь собираем из этого саму антенну. Часть процесса уже косвенно описано при подборе материалов, но есть одна особенность – это угол расположения противовесов относительно штыря.
На схеме показано как оно должно получится в итоге, где нужно сделать противовесы под углом в 110^о к излучающей центральной антенне. По сути это - антенна Ground plane (GP)

 

Дуракоустойчивость этой конструкции заключается в том, что неправильно антенну собрать просто не получится. Кроме того, если по каким-то причинам не поставлены противовесы, то их роль сыграет труба-мачта, хотя конечно КСВ и сопротивление волновое увеличатся, эффективность снизится, но не больше, чем при использовании штатной антенны, а  учётом высоты подвеса - всё равно будет выигрыш.

Совместимость же решена переходником TNC-SMA (для представленного типа радиостанций), который позволит установить на мачте любую антенну которая подходит к этим рациям, от штатной "резинки" до 1/4-волнового штыря сделанного для качественной связи с рук. В конечном счёте каждый может подобрать под свою аппаратуру комплект переходников, которые позволят собирать конфигурацию АФУ в походе под конкретные нужды.

Монтаж ПБА в походе.
Если с «горным» и подобным монтажом всё само-собой понятно – воткнул в нужном месте шест и прикрутил к нему антенну за трубку-мачту и завёл кабель в палатку, то с «лесным»-равнинным вариантом несколько сложнее, хотя само решение проблемы для те, кто хоть какое-то имеет отношение к жизни в лесах и походах особой новизны и сложности не представляет. Но всё же эту инструкцию опишу для тех, кто такого опыта не имеет, зато имеет все шансы встать в тупик «на месте».
Сначала опишу способы для поднятия антенны на ветки и деревья, а потом где какой лучше подойдёт. Наиболее простые и доступные способы это «Заброс», «Затяг» и «Застрел». Во всех нужна некоторая часть экипировки с доработкой по месту: «якорь» и «подъёмный фал». В качестве подъёмного фала используется тросик, верёвка, шнур, по длине сопоставимый с антенным кабелем снижения, может чуть длиннее. Важно чтобы он был лёгким и прочным, без склонности к запутыванию. Хороши тонкие репшнуры и паракордовые шнуры. Прочность необходима, потому что «якорь» может запутаться в ветках, и придётся приложить усилия, чтобы его извлечь, дёргая с силой за фал.
«Якорь» - обычно его делаешь из первой попавшейся деревяшки, куска упавшего дерева, размером с полено. Можно так же использовать камень. При отсутствии того и другого, а такое случается, можно сделать его из куска материи с насыпанным в него песком или землёй, и связанным в кулёк. По весу и размеру «якорь» должен быть удобен для броска вверх на максимальную высоту. Отдельно если хотим делать заброс якоря «застрелом» - тут всё зависит от конструкции того, чем стреляем: или это тяжёлая (чтобы утянуть за собой фал) стрела, если стреляем из луко-подобного агрегата, или колпачёк с грузилом, если застрел из ракетницы специальным зарядом.
А вот технология непосредственной заброски зависит от конкретного места и природной фактуры на нём. Самая понятная и простая ситуация – это сосновый лес, там нетрудно найти подходящую ветку на высоте, причём далеко от ствола, достаточно прочную и без лишней растительности. Идеальный вариант: через ветку кидается «якорь» с привязанным фалом, после чего к другому концу вяжется антенна за кольцо на штыре, и поднимается путём вытягивания вниз фала, с последующем привязыванием его к этому же дереву.
В лиственном лесу, с берёзами, нужно быть осторожней – ветки тонкие, и много мелких веточек с листьями, в которых не только может якорь и фал запутаться, но и помешать радиоволнам – они близко к стволу. Здесь кроме описанного выше способа можно просто забросить нетяжёлый якорь на ветку гибкую и длинную, и просто притянуть её вместе с якорем к земле, где и сделать аккуратный перехлёст фалом с подъёмом антенны, и сам подъём осуществлять просто вытравливанием самого кабеля снижения.
На открытых местах деревья двоят, троят, и четверят свои стволы у самого основания, а ветки раскидывают в стороны на возможно большее расстояния. Тут можно просто взять якорь с фалом в карман, забраться на нужную ветку на нужной высоте, и связав оба конца фала на якоре после обхвата им ветки. Сбросить того вниз, а там уже действовать по алгоритму как в сосновом лесу.
Наиболее сложная технология, требующая большего времени и сил будет в мелком лесу. Или высоком кустарнике, какие часто бывают по берегам рек, где нет настолько высоких и прочных деревьев, где можно применить что-то из вышеописанного. Зато в таких местах много отсохших стволов-шестов, топляка и другого материала для мачты. Антенну можно поднять двумя способами – сложив из длинных палок треногу большой высоты, и подвесив на ней антенну, или сделать длинную мачту, укрепив её другими палками. На фото ниже пример подвеса антенны просто на сучок крепёжной петлёй. В случаях заброса фала, то этот вал вяжется к этой петле и перебрасывается через ветку дерева.

Во всех случаях важно сразу придумывать, каким образом антенна будет держать вертикальное положение, и сводить к минимуму качание от ветра. Часто помогает небольшое натяжение кабеля вниз, но не жёсткое, чтобы порывом ветра с резким изгибом дерева не оторвало кабель от антенны.

Про возможности выбирать положение антенны вокруг своей вертикальной оси, можно учесть, что наиболее эффективные направления совпадают со сторонами, куда смотрят противовесы.